Не следует забывать о той битве, которую вели первые атомники (а Резерфорд умел драться с ожесточением) за необходимую для них исследовательскую аппаратуру. Этим, наверное, можно объяснить ту радость, которой были охвачены многие ученые, когда государство, разгадавшее возможность использования атома в военных целях, начало умножать бюджеты научно-исследовательских работ, и то величайшее искушение Оппенгеймера, когда ему предложили во время второй мировой войны принять самую блестящую среди всех имевшихся лабораторий-гигантов – лабораторию, о которой еще несколько лет назад не смел мечтать ни один ученый.
Геттингенский университет и квантовая теория
В Кембридже Роберт Оппенгеймер получил приглашение Макса Борна, одного из триумвирата умов, властвовавших над Геттингенским университетом Георгии Августы; два других были Джемс Франк и Давид Хильберт. Геттинген, этот тихий ганноверский городок, с его романтическими крепостными валами хранил воспоминания о многих веках интеллектуального брожения. Поколения студентов, прежде чем превратиться в поколения «герр докторов» различных наук, осушали там неисчислимое количество кружек пива и мерялись силами на шпагах. Крушение Германской империи в 1918 году не пошатнуло этих традиций. Напротив, на профессоров была перенесена некоторая доля того почтения, которое бюргеры раньше оказывали офицерам кайзера. Всякий, кто преподавал или учился, действительно чувствовал себя приобщенным к избранному кругу людей.
Университет Георгии Августы, прославившийся прежде всего своими математиками (в нем некогда преподавал знаменитый Фридрих Гаусс), стал сразу после первой мировой войны одним из центров, где совершалась великая революция в современной физике. Квантовая теория, разработанная датчанином Нильсом Бором, должна была дополнить первое представление об атоме: электроны, вращающиеся вокруг ядра, тяготеют только к строго определенным орбитам; все переходы с одной орбиты на другую сопровождаются испусканием или поглощением энергии также точно определенной величины – одного кванта. Однако квантовая теория явилась не только новой движущей силой в познании строения вещества и происхождения электромагнитного излучения (в частности, света). Она внесла революционный принцип в научное и философское мышление, и следствия его распространялись на все более широкие области знания. Старое изречение natura non facit saltus [2], которое до сих пор властвовало над всеми представлениями о Вселенной, обнаружило здесь свою радикальную ошибочность. Истинным же становилось противоположное представление: в масштабах атома физические явления происходят только скачкообразно и являются по своей природе прерывистыми. Мы даже не можем себе представить, чтобы электрон соскальзывал более или менее быстро с одной орбиты на другую, проходя при этом через промежуточные положения. Таких состояний не существует. С некоторой орбиты, или, вернее, с некоторого энергетического уровня, электрон сразу попадает на другой уровень, причем не на произвольный, а только на один из тех уровней, вероятность которых определяется по правилам Бора; и в этот же самый момент атом поглощает квант энергии или испускает частицу света – фотон, частота которого также определенным образом связана с разностью энергетических уровней. Таким образом, можно понять то шутливое предостережение, с которым один известный мюнхенский профессор обратился, как рассказывает Юнг, к молодым людям, стремящимся проникнуть в сокровенные тайны физики: «Осторожно! Опасность обвала! Временно закрыто по причине капитальной перестройки!»
Но вход в «здание» не был закрыт, хотя внутри него производилась гигантская перестановка в радостном предвидении больших перемен. В Геттинген время от времени съезжались физики со всех стран, чтобы обмениваться последними теоретическими выводами или результатами новых исследований. Сам Бор приезжал туда из. Копенгагена читать лекции. Никакие иные условия не смогли бы быть более благоприятными для Оппенгеймера, ум которого жадно стремился к открытиям, к смелым обобщениям и интеллектуальным приключениям. Изучая физику, он продолжал заниматься такими необычными, с точки зрения его коллег, предметами, как философия и литература. Одним из тех, кто более всего восхищался выдающейся индивидуальностью молодого американца, был английский физик Поль Дирак, который жил на одной вилле с Оппенгеймером и уже тогда считался одним из самых крупных имен теоретической физики. Дирак шел по стопам французского ученого Луи де Бройля и одновременно с немецкими теоретиками Э. Шредингером и В. Гейзенбергом приступил к преодолению некоторых препятствий, неожиданно возникших в квантовой теории, которая не учитывала всех явлений, наблюдавшихся при поглощении и дисперсии света.
Таким образом, и университетские лекции, и повседневные, беседы с людьми, находившимися в авангарде ведущих исследований, выдвигали Роберта Оппенгеймера на передовые позиции воинствующей и победоносной науки.
Новые идеи, столь радикально менявшие основы физического видения мира, преподавались в процессе их формирования теми, кто сам их создавал, и студенты считали себя призванными внести свой вклад в построение теории. «Это был эпический этап», – рассказывал позднее Оппенгеймер, воскрешая в памяти то время, когда создавалась квантовая теория атома. «Построение квантовой теории не является результатом труда только одной личности; ее создание потребовало коллективного сотрудничества десятков ученых многих стран, а весь фронт исследовательских работ был от края и до края охвачен критическим и глубоко творческим разумом Нильса Бора, который охранял, развивал, углублял и, наконец, воплощал в жизнь первоначальный замысел. Это был период кропотливой работы в лабораториях, решающих экспериментов, дерзких начинаний, множества ошибочных исходных позиций и смутных догадок. Это было время непрерывной переписки, поспешных конференций и дискуссий, критики и блестящих математических импровизаций. Это была эпоха созидания; новые догадки вселяли ужас и энтузиазм одновременно. Для того чтобы нарисовать полную картину тех событий, потребовалось бы такое же высокое мастерство, как для повествования истории Эдипа или Кромвеля, но события разворачивались в сфере интересов, столь далеких от нашей повседневной жизни, что у поэта или историка очень мало шансов познать их…»
Немецкий физик Иордан так вспоминает эти годы: «Мы задыхались от напряжения. Лед был сломан… Становилось все более очевидным, что мы натолкнулись на более глубокий пласт тайн природы, чем предполагали, и что потребуются совершенно новые объяснения для того, чтобы разрешить те глубокие противоречия, обманчивость которых обнаружилась значительно позднее».
